Las transformaciones de la materia y de la energía

Las transformaciones de la materia y de la energía
Generalidades
Se ha visto que la energía es la capacidad que tiene la materia para realizar
Transformaciones, bien dentro de un mismo cuerpo, bien entre varios.
Estas transformaciones de la materia pueden ocurrir a nivel atómico (tanto
en su núcleo como en los electrones que le rodean), a nivel molecular (mediante lo que se conoce comoreacciones químicas) o a nivel de estado
de agregación (que implica sólo cambios físicos)

Transformaciones de la materia


Nivel
Denominación
Resultado

Atómico
Transmutación
Ionización

Nuevo átomo
Molecular
Reacción química
Átomo ionizado

Macroscópico
Cambio de estado de agregación

Nueva sustancia
Nuevo estado de la
misma sustancia



Todas estas transformacionesde la materia van acompañadas de
Transformaciones de la energía, incluyendo los pasos de esta de unos cuerpos
a otros.
Sin embargo, tanto la materia (masa), como la energía, se conservan en
todos los procesos, de manera que puede afirmarse:
“En toda transformación de la materia de tipo químico (reacción
química) o físico (cambios de estado), la masa total se conserva (en
una reacciónquímica, la masa total de los reactivos es igual a la masa
total de los productos”)
“La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma”
(Primer principio de la termodinámica)



Transformaciones de la materia y la energía en las reacciones químicas
Uno de los ejemplos más típicos de la transformación de la materia se da en
las reacciones químicas.

En ellas, una seria desustancias iniciales (denominadas genéricamente
“reactivos”) se transforman en otra u otras finales (denominadas también
genéricamente “productos”)

En paralelo a las transformaciones de la materia también se producen
transformaciones energéticas, de manera que la diferencia de las energías
asociadas a los productos y a los reactivos se intercambian con el medio
en forma de energía térmica,energía electromagnética (luz visible o no),
energía eléctrica (pila eléctrica), etc.

La forma más usual de intercambio de energía entre los reactivos, los
productos y el medio es de tipo térmico. En este contexto, las reacciones son
“exotérmicas” o “endotérmicas”. En las primeras, la energía de los reactivos
es mayor que la de los productos, y el exceso de energía se trasfiere almedio, en forma de calor.60

En las reacciones “endotérmicas” ocurre lo contrario, y hay que suministrar
energía térmica desde el exterior a los reactivos, para que la reacción tenga
lugar.
Desde el punto de vista del aprovechamiento energético, una de las
reacciones más importantes son las denominadas “de combustión”. En ellas,
un combustible (butano, propano, alcohol, etc.) se une a uncarburante (el
oxígeno del aire) para producir anhídrido carbónico (si la combustión es
completa) y agua (ésta en forma de vapor)
Por ejemplo, la combustión del butano:
2C4H10 + 13O2  8CO2 + 10H2O
Estas reacciones son fuertemente exotérmicas, y es precisamente este tipo
de energía, la energía térmica, la que se aprovecha para producir un trabajo
útil, convirtiéndola en energíamecánica.
La energía térmica transferida al medio no es más que la energía cinética de
las partículas del CO2 y el agua, vibrando violentamente.
(También se transfiere al medio una pequeña parte de energía en forma
electromagnética, en ciertas franjas del espectro, incluyendo luz visible)

Transformaciones de la materia y la energía en los cambios de estado
Las otras transformaciones de la materiaque también son muy usuales se
refieren a los cambios en los “estados de agregación”, es decir, los pasos de
sólido a líquido, de éste a gas, y viceversa.
Estas transformaciones tienen lugar suministrándole a la sustancia energía
térmica desde el exterior, o
sustrayéndosela.







Obviamente, los pasos contrarios también se dan así, “sustrayendo” energía
térmica a una...